JP2006157070A

JP2006157070A - Package for thermoelectric apparatus

Info

Publication number: JP2006157070A
Application number: JP2006074162A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Onoe; 勝彦尾上
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-06-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a parts count of a thermoelectric apparatus package to hold a thermoelectric module to control temperature of a high-power semiconductor device, and to provide the package assembled simply and easily. <P>SOLUTION: The package includes a package main body formed by integrating a frame part 21a to have a box shape sidewall and a base part 21b to be a bottom board of the frame part 21a. In a central part of the base part 21b is formed a recess part 21g to mount the thermoelectric module 15. A step part formed around the recess part 21g has a plurality of internal electrodes c2 (d2, e2, f2, g2, h2) to electrically connect to the semiconductor device or the thermoelectric module 15. The frame part 21a or the base part 21b has a plurality of external electrodes to electrically connect to an outer circuit. The package main body is composed of a multilayered substrate, and is provided with wiring to connect the internal electrodes and the external electrodes embedded in the multilayered substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信装置などに使用される半導体素子（例えば、半導体レーザ）と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージに関する。 The present invention relates to a package for a thermoelectric device that houses a semiconductor element (for example, a semiconductor laser) used in an optical communication apparatus and the like and a thermoelectric module that controls the temperature of the semiconductor element.

近年、インターネットの急速な発展に伴って、大容量のデータ（情報）を高速に伝送する必要性が益々増大している。そこで、既に敷設されている光ファイバー網を使用してデータ（情報）を伝送すると、データ（情報）の高速伝送が可能になることから、ここ数年において、光ファイバー網の利用が急激に増加するようになった。この場合、１本の光ファイバに異なる波長の光を通してチャネルを多重化する、いわゆるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）あるいはＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing：高密度波長分割多重）等の広帯域の光ネットワーク技術を利用することにより、大容量のデータを双方向で高速伝送することが可能になる。 In recent years, with the rapid development of the Internet, there is an increasing need to transmit large volumes of data (information) at high speed. Therefore, if data (information) is transmitted using an already laid optical fiber network, high-speed transmission of data (information) becomes possible, so that the use of the optical fiber network will increase rapidly in recent years. Became. In this case, broadband light such as so-called WDM (Wavelength Division Multiplexing) or DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) is used to multiplex channels through light of different wavelengths on one optical fiber. By utilizing network technology, it is possible to transmit large volumes of data in both directions at high speed.

ここで、光ファイバ中を転送するデータ（情報）は、レーザー光を変調した信号であり、これは光半導体モジュールと呼ばれる半導体レーザー等を収容した電子装置から発信される。また、光ファイバを用いてデータ（情報）を伝送する中間地点で信号強度を増幅する、いわゆる光アンプにもこの光半導体モジュールが用いられている。ところで、半導体レーザーの発振波長は温度によって大きく影響を受けるので、半導体レーザーの動作時には、その温度を厳密に制御することが不可欠となる。この温度制御には、通常、多数のペルチェ素子を搭載した熱電モジュールあるいは電子クーラー（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）と呼ばれる電子デバイスが使用されている。 Here, the data (information) transferred through the optical fiber is a signal obtained by modulating laser light, which is transmitted from an electronic device containing a semiconductor laser or the like called an optical semiconductor module. This optical semiconductor module is also used in so-called optical amplifiers that amplify signal intensity at an intermediate point for transmitting data (information) using an optical fiber. By the way, since the oscillation wavelength of the semiconductor laser is greatly influenced by the temperature, it is indispensable to strictly control the temperature during the operation of the semiconductor laser. For this temperature control, a thermoelectric module equipped with a large number of Peltier elements or an electronic device called an electronic cooler (TEC) is usually used.

そして、半導体レーザー、ＴＥＣ等の電子部品を収容する容器は、一般的にはパッケージと呼ばれ、図１２〜図１３に示すような構造となっている。なお、図１２はパッケージに用いられる構成部品を示しており、図１３はこれらの構成部品を組み立てる状態を示している。ここで、光半導体モジュール用パッケージ６０を形成する主要な構成部品は、フレーム６１と、窓ホルダ６２と、底板となるベース６３と、シールリング６４と、セラミックフィードスルー６５，６５と、一対のリード６６，６６と、カバー（図示せず）とからなる。この場合、フレーム６１、ベース６３、セラミックフィードスルー６５、リード６６、シールリング６４およびロウ材（図示せず）を、図１３（ａ）に示すような配置構成になるように配置して加熱処理する。 A container for storing electronic components such as a semiconductor laser and a TEC is generally called a package and has a structure as shown in FIGS. FIG. 12 shows components used for the package, and FIG. 13 shows a state in which these components are assembled. Here, main components forming the optical semiconductor module package 60 are a frame 61, a window holder 62, a base 63 serving as a bottom plate, a seal ring 64, ceramic feedthroughs 65 and 65, and a pair of leads. 66, 66 and a cover (not shown). In this case, the frame 61, the base 63, the ceramic feedthrough 65, the lead 66, the seal ring 64, and the brazing material (not shown) are arranged so as to have the arrangement shown in FIG. To do.

これにより、フレーム６１の一側壁に窓ホルダ６２がロウ付けされ、フレーム６１の下面に底板となるベース６３がロウ付けされて固着される。また、フレーム６１の一対の側壁に形成された切欠部にセラミックフィードスルー６５，６５がロウ付けにより固着される。さらに、これらのセラミックフィードスルー６５，６５の上に一対のリード６６，６６がロウ付けされ、これらのフレーム６１およびセラミックフィードスルー６５，６５の上にシールリング６４がロウ付けされる。そして、ＴＥＣ６７、半導体レーザー（図示せず）等の電子部品、あるいは光学系等をフレーム６１内に収容、固定する。この後、フレーム６１内を窒素ガスの雰囲気にし、最後にシールリング６４にカバー（図示せず）を溶接してパッケージ６０が形成される。これと同時に、光半導体モジュールも形成されることとなる。 As a result, the window holder 62 is brazed to one side wall of the frame 61, and the base 63 serving as a bottom plate is brazed and fixed to the lower surface of the frame 61. Further, the ceramic feedthroughs 65 and 65 are fixed to the notches formed in the pair of side walls of the frame 61 by brazing. Further, a pair of leads 66 and 66 are brazed on the ceramic feedthroughs 65 and 65, and a seal ring 64 is brazed on the frame 61 and the ceramic feedthroughs 65 and 65. Then, an electronic component such as a TEC 67 and a semiconductor laser (not shown) or an optical system is accommodated and fixed in the frame 61. Thereafter, the inside of the frame 61 is made an atmosphere of nitrogen gas, and finally a cover (not shown) is welded to the seal ring 64 to form the package 60. At the same time, an optical semiconductor module is also formed.

なお、セラミックフィードスルー６５は所定の配線６５ａを有するセラミック材により形成されている。例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）とバインダーからなるグリーンシートを所定の形状に形成するとともに、所定の配線６５ａを施したものを焼結することにより形成されている。この場合、半導体レーザーとベース６３との間にＴＥＣ６７を配置するようにして、半導体レーザーで発生した熱を能動的に外部に放出するようにしている。このため、ベース６３は高熱伝導性材料であるＣｕＷが用いられることが多い。また、フレーム６１、窓ホルダ６２およびシールリング６４は熱膨張係数が小さいコバール（Kovar）と呼ばれるＦｅＮｉＣｏ系合金が使用される。 The ceramic feedthrough 65 is formed of a ceramic material having a predetermined wiring 65a. For example, a green sheet made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and a binder is formed into a predetermined shape, and a sheet provided with a predetermined wiring 65a is sintered. In this case, a TEC 67 is disposed between the semiconductor laser and the base 63 so as to actively release the heat generated by the semiconductor laser to the outside. For this reason, the base 63 is often made of CuW, which is a highly thermally conductive material. The frame 61, the window holder 62, and the seal ring 64 are made of an FeNiCo alloy called Kovar having a small coefficient of thermal expansion.

ところで、上述のようにして形成される光半導体モジュールにおいては、部品点数が多いとともに、それぞれの部品に加工を施す必要があるため、材料コストが高価になるという問題を生じた。また、各部品を高温度でロウ付けにより組み立て、かつ部品点数も多いために、組立歩留まりが低いという問題を生じた。また、高温での作業が必要であるため、これらを組み立てる装置も高価になり、得られたパッケージも必然的に高価になるという問題も生じた。 By the way, the optical semiconductor module formed as described above has a problem that the number of parts is large and each part needs to be processed, resulting in high material cost. Further, each component is assembled by brazing at a high temperature, and the number of components is large, resulting in a problem that the assembly yield is low. In addition, since work at a high temperature is necessary, a device for assembling them becomes expensive, and the resulting package is inevitably expensive.

また、セラミックフィードスルーを用いた場合には、光半導体モジュールの内部の配線が複雑になるという問題も生じた。さらに、ＣｕＷ材料よりなるベースの下面にヒートシンクを接合して、半導体レーザで発生した熱を外部に放熱するようにしているため、放熱効率が悪く、素早く外部に放熱することが困難であるという問題も生じた。 In addition, when the ceramic feedthrough is used, there is a problem that wiring inside the optical semiconductor module becomes complicated. Furthermore, a heat sink is bonded to the lower surface of the base made of CuW material to dissipate the heat generated by the semiconductor laser to the outside, so the heat radiation efficiency is poor and it is difficult to dissipate quickly to the outside. Also occurred.

そこで、本発明は上記の如き問題点を解決するためになされたものであって、半導体レーザなどの半導体素子と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュール（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）を収容するパッケージの部品点数を削減することを可能にするとともに、組立が簡単容易なパッケージを提供できるようにすることを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a package that houses a semiconductor element such as a semiconductor laser and a thermoelectric module (TEC) that controls the temperature of the semiconductor element. It is possible to reduce the number of parts and to provide a package that can be easily assembled.

上記目的を達成するため、本発明の熱電装置用パッケージは、箱形形状の側壁を有するフレーム部と、該フレーム部の底板となるベース部が一体的に形成されたパッケージ本体を備え、ベース部の中央部に熱電モジュールを配設するための凹部が形成されているとともに、この凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されており、フレーム部あるいはベース部に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていて、パッケージ本体は多層基板からなり、当該多層基板中に内部電極と外部電極とを接続する配線を埋設して備えるようにしている。 In order to achieve the above object, a package for a thermoelectric device according to the present invention comprises a frame body having a box-shaped side wall and a package body integrally formed with a base portion serving as a bottom plate of the frame portion. A recess for disposing the thermoelectric module is formed at the center of the substrate, and a plurality of internal electrodes for electrical connection to the semiconductor element and the thermoelectric module are formed on the step formed outside the recess. A plurality of external electrodes for electrical connection to an external circuit are formed on the frame part or the base part, the package body is made of a multilayer substrate, and wiring for connecting the internal electrode and the external electrode in the multilayer substrate Are buried and prepared.

このように、凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されており、フレーム部あるいはベース部に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていると、セラミックフィードスルーを設ける必要がなくなるとともに、カバーをフレームに直接溶接することが可能となるため、シールリングも設けることが不可欠でなくなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージを作製するための部品点数を削減することが可能になるとともに、その組立も簡単容易になって、この種の熱電装置用パッケージを安価に作製することが可能になる。この場合のパッケージ本体は、フレーム部とベース部とが一体的に形成されているので、さらに部品点数を減らすことが可能となる。 As described above, a plurality of internal electrodes for electrical connection to the semiconductor element and the thermoelectric module are formed on the step portion formed outside the recess, and the frame portion or the base portion is electrically connected to the external circuit. When a plurality of external electrodes are formed, it is not necessary to provide a ceramic feedthrough, and the cover can be directly welded to the frame, so that it is not essential to provide a seal ring. This makes it possible to reduce the number of parts for producing this type of thermoelectric device package, and also facilitates the assembly thereof, thereby making this type of thermoelectric device package inexpensive. It becomes possible. In this case, since the frame body and the base part are integrally formed, the package body in this case can further reduce the number of parts.

この場合、ベース部の中央部に熱電モジュールを配設するための凹部が形成されているとともに、この凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されていると、内部電極と熱電モジュールの上部との高さ差が小さくなるため、熱電モジュールの上部に配設された半導体素子とのワイヤーボンディングが容易になる。また、パッケージ本体は多層基板から構成され、この多層基板中に内部電極および外部電極に接続される複数の配線を埋設して備えるようにすると、構造が簡単になって容易に製造できるようになる。さらに、ベース部が熱電モジュールの下基板を兼ねていると、熱電モジュールからの発熱を直接ベース部材に伝導させることができるので、熱電モジュールの放熱効率を向上させることが可能となる。 In this case, a recess for disposing the thermoelectric module is formed in the central portion of the base portion, and a plurality of portions for electrical connection to the semiconductor element and the thermoelectric module are formed on the step portion formed outside the recess. When the internal electrode is formed, the difference in height between the internal electrode and the upper portion of the thermoelectric module is reduced, and therefore, wire bonding with the semiconductor element disposed on the upper portion of the thermoelectric module is facilitated. Further, the package body is composed of a multilayer substrate, and if a plurality of wirings connected to the internal electrode and the external electrode are embedded in the multilayer substrate, the structure becomes simple and can be easily manufactured. . Furthermore, when the base portion also serves as the lower substrate of the thermoelectric module, the heat generated from the thermoelectric module can be directly conducted to the base member, so that the heat dissipation efficiency of the thermoelectric module can be improved.

上述したように、本発明においては、フレーム部とベース部とが一体的に形成されたパッケージ本体を用いているので、部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。 As described above, in the present invention, since the package body in which the frame portion and the base portion are integrally formed is used, the number of parts is reduced. As a result, the assembly of this type of thermoelectric device package is further simplified and facilitated, and can be manufactured at low cost.

以下に、本発明を光半導体モジュールに適用した場合のフレーム部とベース部を一体的に形成したパッケージ本体を用いた実施形態のパッケージ、およびこのパッケージを用いた光半導体モジュールについて、図１〜図７に基づいて詳細に説明する。なお、図１は、本実施形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図であり、図２は、図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。図３は図１のべース部に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部の内部に形成された導体パターンを示している。 Hereinafter, a package of an embodiment using a package body in which a frame portion and a base portion are integrally formed when the present invention is applied to an optical semiconductor module, and an optical semiconductor module using this package will be described with reference to FIGS. 7 will be described in detail. 1 is an exploded perspective view of components constituting the package of the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the package in a state where the components of FIG. 1 are assembled. FIG. 3 is a top view showing the electrode pattern or conductor pattern formed on the base portion of FIG. 1, and FIG. 3 (a) shows the electrode pattern formed on the surface of the base portion. b) shows a conductor pattern formed inside the base portion.

また、図４は変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す図であり、図４（ａ）はその上面図であり、図４（ｂ）はその下面図である。図５は下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。図６は他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図６（ａ）はその上面図であり、図６（ｂ）はその下面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。図７はパッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図７（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。 4 is a view showing an electrode pattern or a conductor pattern formed on a package body according to a modification, FIG. 4 (a) is a top view thereof, and FIG. 4 (b) is a bottom view thereof. FIG. 5 is a top view showing a package body of another modification in the case of joining a thermoelectric module provided with a lower substrate. FIG. 6 is a view showing a package body of another modification, FIG. 6 (a) is a top view thereof, FIG. 6 (b) is a bottom view thereof, and FIG. 6 (c) is a view of FIG. It is sectional drawing which shows CC cross section of). FIG. 7 is a diagram schematically showing an improved example of wire bonding an internal electrode formed on the package body and a semiconductor element disposed on the thermoelectric module. FIG. 7A shows a thermoelectric module having no lower substrate. FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state where the thermoelectric module provided with the lower substrate is joined.

（１）パッケージ（光半導体モジュール用パッケージ）
本実施形態の光半導体モジュール用パッケージ２０は、図１、図２に示すように、パッケージ本体２１と、このパッケージ本体２１のカバーとなるキャップ部材２２とからなる。この場合、パッケージ本体２１は、側壁となる箱形形状のフレーム部２１ａと、底壁となる平板状のベース部２１ｂとが一体成形により形成されている。なお、箱形形状のフレーム部２１ａの一側壁には円形開口２１ｃが形成されている。また、ベース部２１ｂの長手方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する取付部２１ｄが形成されており、ベース部２１ｂの幅方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する端子部２１ｅが形成されている。そして、取付部２１ｄには取付孔２１ｆが形成されている。 (1) Package (Optical semiconductor module package)
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical semiconductor module package 20 of the present embodiment includes a package body 21 and a cap member 22 that serves as a cover for the package body 21. In this case, the package main body 21 is formed by integrally molding a box-shaped frame portion 21a serving as a side wall and a flat plate-shaped base portion 21b serving as a bottom wall. A circular opening 21c is formed in one side wall of the box-shaped frame portion 21a. In addition, attachment portions 21d extending outward from the frame portion 21a are formed at both ends in the longitudinal direction of the base portion 21b, and outward from the frame portion 21a at both ends in the width direction of the base portion 21b. An extending terminal portion 21e is formed. A mounting hole 21f is formed in the mounting portion 21d.

パッケージ本体２１は熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材からなる多層基板の一体成形により形成されている。また、キャップ部材２２はパッケージ本体２１と同様に、熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材、あるいはＦｅＮｉＣｏ合金（例えば、コバール）などの金属薄板から構成され、平板状に形成されている。 The package body 21 is formed by integral molding of a multilayer substrate made of a ceramic material such as alumina (Al ₂ O ₃ ), alumina nitride (AlN), or silicon carbide (SiC) having a small thermal expansion coefficient. Similarly to the package body 21, the cap member 22 is a ceramic material such as alumina (Al ₂ O ₃ ), alumina nitride (AlN), silicon carbide (SiC) or the like having a small thermal expansion coefficient, or FeNiCo alloy (for example, Kovar). It is comprised from metal thin plates, such as, and is formed in flat form.

そして、べース部２１ｂの内部には、図３に示すような、所定の導体パターンａ〜ｈ（図３（ａ）の点線部分で、図３（ｂ）参照のこと）が埋設形成されている。また、べース部２１ｂの端子部２１ｅの表面には、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１が形成されている。また、べース部２１ｂのフレーム部２１ａ内の表面に、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉ（熱電モジュールに形成された電極パターンに対応する箇所）とが形成されている。 Then, predetermined conductor patterns a to h (see dotted lines in FIG. 3A, see FIG. 3B) are embedded in the base portion 21b as shown in FIG. ing. In addition, predetermined external electrode patterns a1 to h1 that are conductive to the conductor patterns a to h are formed on the surface of the terminal portion 21e of the base portion 21b. Further, on the surface of the base portion 21b in the frame portion 21a, predetermined internal electrode patterns a2 to h2 that are conductive to the conductor patterns a to h, and a thermoelectric module joining metallized portion i (electrode pattern formed on the thermoelectric module) Are formed).

なお、導体パターンａ〜ｈ、外部電極パターンａ１〜ｈ１、内部電極パターンａ２〜ｈ２および熱電モジュール接合用メタライズ部ｉは、Ｃｕ、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ等の金属、あるいはこれらの金属の合金により形成されている。そして、これらの上にはＮｉメッキが施され、場合によっては、さらにＮｉメッキの上にＡｕメッキが施されている。そして、外部電極パターンａ１〜ｈ１の表面には、リード２３がＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付けにより接合されている。 The conductor patterns a to h, the external electrode patterns a1 to h1, the internal electrode patterns a2 to h2, and the thermoelectric module joining metallized portion i are made of metals such as Cu, W, Mo, Mn, Ag, or alloys of these metals. It is formed by. Then, Ni plating is applied on these, and in some cases, Au plating is further applied on the Ni plating. Then, the lead 23 is joined to the surface of the external electrode patterns a1 to h1 by brazing using Ag brazing, Cu brazing, Au brazing, or the like, or soldering using a solder such as AuSn alloy, AuSi alloy, AuGe alloy or the like. Has been.

なお、リード２３は、図１に示すように、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなるＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板を串歯状に形成している。そして、この串歯状のリード２３は必要に応じてメッキを施し、これらの串歯部２３ａを各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極に接合した後、その串歯部２３ａの根本で連結部２３ｂを切断（図２参照）することにより、残存した串歯部２３ａがリード２３として形成されるものである。 As shown in FIG. 1, the lead 23 is formed of a thin plate made of a metal or alloy such as FeNiCo alloy (Kovar), Cu alloy, Cu or the like composed of a skewer portion 23a and a connecting portion 23b. is doing. Then, the skewer-shaped lead 23 is plated as necessary, and after the skewer portions 23a are joined to the external electrode patterns a1 to h1 and the electrodes formed therebetween, the skewer portions By cutting the connecting portion 23b at the root of 23a (see FIG. 2), the remaining skewed portion 23a is formed as the lead 23.

ここで、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉには、熱電モジュール（図７参照）が接合されている。そして、この熱電モジュール上に半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合して、光半導体モジュールを形成している。 Here, the thermoelectric module (refer FIG. 7) is joined to the metallization part i for thermoelectric module joining of the base part 21b. And after arrange | positioning a semiconductor laser on this thermoelectric module and arrange | positioning an optical system on the optical axis of a semiconductor laser, the cap member 22 is arrange | positioned at the upper part of the frame part 21a, and the frame part 21a and the cap member 22 are attached. An optical semiconductor module is formed by airtight bonding by brazing using Ag brazing, Cu brazing, Au brazing, etc., soldering using solder such as AuSn alloy, AuSi alloy, AuGe alloy, or seam welding. ing.

なお、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を半田付け、ロウ付け、あるいは溶接にて接合する場合、より接合性を良好なものにするために、キャップ部材２２との接合前に、フレーム部２１ａの上部に、図１２に示されるようなシールリング６４を予め接合しておいた方が望ましい。これにより、キャップ部材２２を直接フレーム部２１ａの上部に接合する場合よりも、接合性が向上する。特に、シーム溶接の際には、より接合性が向上する。 When the cap member 22 is joined to the upper portion of the frame portion 21a by soldering, brazing, or welding, the frame portion 21a is joined before joining to the cap member 22 in order to improve the bondability. It is desirable that a seal ring 64 as shown in FIG. Thereby, joining property improves rather than the case where the cap member 22 is joined directly to the upper part of the frame part 21a. In particular, when seam welding is performed, the bondability is further improved.

（２）製造工程
ついで、上述のような構成となる本実施形態のパッケージ２０の具体な作製例、およびこのパッケージ２０を用いた光半導体モジュールの具体な作製例を、製造工程順に以下に詳細に説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を主成分とするセラミックグリーンシートを各壁面につき２枚づつ（即ち、全部で５面となるので１０枚を）用意した。ついで、これらの各２枚づつのセラミックグリーンシートに、実質的に同じ金型やパンチングマシーン等を使って、複数個の位置合わせ用のガイド孔を穿設した。その後、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ｂ）に示すような所定の導体パターンａ〜ｈを形成した。 (2) Manufacturing Process Next, a specific manufacturing example of the package 20 of the present embodiment configured as described above and a specific manufacturing example of an optical semiconductor module using the package 20 will be described in detail below in the order of the manufacturing process. explain.
First, _two ceramic green sheets mainly composed of a ceramic material such as alumina (Al ₂ O ₃ ), alumina nitride (AlN), silicon carbide (SiC), etc. are provided for each wall surface (that is, a total of five sheets). 10 sheets) were prepared. Next, a plurality of alignment guide holes were formed in each of the two ceramic green sheets using substantially the same mold, punching machine, or the like. Thereafter, predetermined conductive patterns a to h as shown in FIG. 3B were formed on one ceramic green sheet to be the base portion 21b by screen printing.

また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ａ）に示すような、導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１およびそれらの間の電極パターン並びに内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成した。ついで、先に形成したガイド孔を使って、これらのベース部２１ｂとなる２層を形成する各セラミックグリーンシートを位置合わせして重ね合わせた。 In addition, through printing on the other ceramic green sheet to be the base portion 21b, as shown in FIG. 3 (a), through-hole conductors conducting to the conductor patterns a to h, predetermined external electrode patterns a1 to h1, and those The electrode pattern and internal electrode patterns a2 to h2 between them and the thermoelectric module bonding metallized portion i were formed. Next, using the previously formed guide holes, the ceramic green sheets forming the two layers serving as the base portions 21b were aligned and overlapped.

この後、この上にフレーム部２１ａの側壁となる２層のセラミックグリーンシートの４組（この場合、１組は円形開口２１ｃが形成されている）を箱形形状になるように配置した。ついで、例えば、８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ²で熱圧着して一体化し、これらを焼成して多層基板からなるパッケージ本体２１を作製した。この場合、必要に応じて基板表面にでているメタライズ層表面にはＮｉメッキを施した。なお、２層のセラミックグリーンシートの１組に円形開口２１ｃを形成したものを用いることに代えて、窓ホルダを形成したものを用いるようにしてもよい。そして、窓ホルダがセラミック製の場合は、そのセラミックグリーン体をパッケージ本体２１に接合した後、同時に焼成して作製する。また、窓ホルダが金属製の場合は、焼成後のパッケージ本体２１に接合して完成させる。 Thereafter, four sets of two-layer ceramic green sheets (in this case, one set is formed with a circular opening 21c) serving as a side wall of the frame portion 21a are arranged on the box shape. Subsequently, for example, thermocompression bonding was performed at 80 to 150 ° C. and 50 to 250 kg / cm ² , and these were fired to produce a package body 21 made of a multilayer substrate. In this case, Ni plating was applied to the surface of the metallized layer on the substrate surface as necessary. Instead of using a pair of two-layer ceramic green sheets in which a circular opening 21c is formed, a structure in which a window holder is formed may be used. If the window holder is made of ceramic, the ceramic green body is bonded to the package body 21 and then fired at the same time. When the window holder is made of metal, it is completed by joining to the package body 21 after firing.

一方、熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、Ｋｏｖａｒ）をプレス打ち抜き法により、平板状のキャップ部材２２を作製した。さらに、ＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板をプレス加工することにより、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなる串歯状のリード部材２３を作製した。ついで、パッケージ本体２１を治具内に配置した後、リード部材２３の串歯部２３ａを、Ａｇロウなどのロウ材を介して、ベース部２１ｂの外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に配置した。 On the other hand, a plate-like cap member 22 was manufactured by press punching a FeNiCo alloy (for example, Kovar) having a small thermal expansion coefficient. Further, by pressing a thin plate made of a metal or alloy such as FeNiCo alloy (Kovar), Cu alloy or Cu or the like, a skewed lead member 23 composed of a skewed portion 23a and a connecting portion 23b was produced. . Next, after the package body 21 is placed in the jig, the externally connected external electrode patterns a1 to h1 for external connection of the base portion 21b are connected to the toothed portion 23a of the lead member 23 via a brazing material such as Ag brazing. It arrange | positioned on the electrode formed between these.

ついで、この治具を加熱処理することにより、外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に各リード２３ａが接合されたパッケージ２０が作製されることとなる。この後、リード２３ａ、およびベース部２１ｂの表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに必要に応じてＮｉメッキあるいはＰｄメッキを施した後、この上にＡｕメッキを施した。 Then, by heat-treating the jig, the external electrode patterns a1 to h1 for external connection and the package 20 in which the leads 23a are joined on the electrodes formed therebetween are produced. . Thereafter, the lead 23a, the internal electrode patterns a2 to h2 formed on the surface of the base portion 21b, and the metallized portion i for thermoelectric module bonding are subjected to Ni plating or Pd plating, if necessary, and then Au plating thereon. Was given.

ついで、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに片側しか基板がない熱電モジュール（図７（ａ）参照）を接合して熱電モジュール（ＴＥＣ）を作製した。この後、この熱電モジュール上に図示しない半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合した。 Next, a thermoelectric module (TEC) having a substrate on only one side was joined to the thermoelectric module joining metallized portion i of the base portion 21b to produce a thermoelectric module (TEC). Thereafter, a semiconductor laser (not shown) is disposed on the thermoelectric module, and an optical system is disposed on the optical axis of the semiconductor laser. Then, a cap member 22 is disposed on the frame portion 21a, and the frame portion 21a and the cap member are disposed. 22 were airtightly joined by brazing using Ag brazing, Cu brazing, Au brazing, or the like, soldering using solder such as AuSn alloy, AuSi alloy, AuGe alloy, or seam welding.

ついで、リード部材２３の連結部２３ｂをリード２３ａの根本で切断して、図２に示すような光半導体モジュールを作製した。この場合、パッケージ本体２１のベース部２１ｂの下面にシリコーングリースを介して図示しないヒートシンクを配置し、ベース部２１ｂの取付部２１ｄに形成された取付孔２１ｆにねじを螺着してヒートシンクがパッケージ本体２１に取り付けることにより、放熱特性に優れた光半導体モジュールとすることが可能になる。なお、シーム溶接によりフレーム部２１ａとキャップ部材２２とを接合する場合は、フレーム部２１ａの上面にコバール製のリングをロウ付け等により接合するのが望ましい。 Next, the connecting portion 23b of the lead member 23 was cut at the root of the lead 23a to produce an optical semiconductor module as shown in FIG. In this case, a heat sink (not shown) is disposed on the lower surface of the base portion 21b of the package body 21 via silicone grease, and screws are screwed into attachment holes 21f formed in the attachment portion 21d of the base portion 21b so that the heat sink becomes the package body. By attaching to 21, it is possible to obtain an optical semiconductor module with excellent heat dissipation characteristics. In addition, when joining the frame part 21a and the cap member 22 by seam welding, it is desirable to join a Kovar ring to the upper surface of the frame part 21a by brazing or the like.

上述したように、本実施形態においては、フレーム部２１ａとベース部２１ｂとが一体的に形成されたパッケージ本体２１を用いているので、部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。なお、フレーム部２１ａとベース部２１ｂは同じセラミック材を用いる必要はなく、例えば、ベース部２１ｂは熱伝導率が大きなＡｌＮからなるセラミック材とし、フレーム部２１ａは熱伝導率が比較的小さなＡｌ₂Ｏ₃からなるセラミック材としてもよい。 As described above, in the present embodiment, since the package body 21 in which the frame portion 21a and the base portion 21b are integrally formed is used, the number of parts is reduced. As a result, the assembly of this type of thermoelectric device package is further simplified and facilitated, and can be manufactured at low cost. The frame portion 21a and the base portion 21b do not need to use the same ceramic material. For example, the base portion 21b is made of a ceramic material made of AlN having a high thermal conductivity, and the frame portion 21a is an Al ₂ having a relatively low thermal conductivity. A ceramic material made of O ₃ may be used.

（３）変形例
本実施形態においては、種々の変形を加えて実施することが可能である。この場合、図４に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、べース部２１ｂの裏面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。そして、べース部２１ｂの表面に、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成するようにすればよい。これにより、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成する必要がなくなるので、小型化するのが可能となる。また、リード２３ａを接続する必要もなくなることから製造の簡略化が可能となる。もちろんリード線を接合するようにしてもよい。 (3) Modifications In the present embodiment, various modifications can be made. In this case, as shown in FIG. 4, it is omitted to form the terminal portion 21e in the width direction of the base portion 21b, and to form the external electrode patterns a1 to h1 on the back surface of the base portion 21b. May be. And what is necessary is just to form the internal electrode patterns a2-h2 and the metallization part i for thermoelectric module joining on the surface of the base part 21b. As a result, it is not necessary to form the terminal portion 21e in the width direction of the base portion 21b, so that the size can be reduced. Further, since it is not necessary to connect the lead 23a, the manufacturing can be simplified. Of course, you may make it join a lead wire.

また、上基板に電極パターン１５ｂが接合され、かつ下基板にも電極パターンが接合された熱電モジュール（図７（ｂ）参照）を用いる場合は、べース部２１ｂの表面に、図５に示すように、熱電モジュールの下面の形状に一致する接合用のメタライズ部ｉを設けるとともに、熱電モジュールの下基板に形成されたスルーホール（このスルーホール内には導電層が形成されている）に対応する位置に内部電極パターン（給電用電極パターン）ａ２，ｂ２を設けるようにすればよい。 Further, when a thermoelectric module (see FIG. 7B) in which the electrode pattern 15b is bonded to the upper substrate and the electrode pattern is also bonded to the lower substrate is used, the surface of the base portion 21b is shown in FIG. As shown, a metallized portion i for joining that matches the shape of the lower surface of the thermoelectric module is provided, and a through hole (a conductive layer is formed in the through hole) formed in the lower substrate of the thermoelectric module. The internal electrode patterns (feeding electrode patterns) a2 and b2 may be provided at corresponding positions.

また、図６に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、フレーム部２１ａの側面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。この場合もリード線を接合しないで使用するようにしても、リード線を接合して使用するようにしてもよい。この場合、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で所定の導体パターンａ〜ｈ（図６（ａ）の点線部分）を形成し、フレーム部２１ａの一方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ，ｃ，ｅ，ｇを形成し、かつフレーム部２１ａの他方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンｂ，ｄ，ｆ，ｈを形成する。 Further, as shown in FIG. 6, it is possible to omit forming the terminal portion 21e in the width direction of the base portion 21b and form the external electrode patterns a1 to h1 on the side surface of the frame portion 21a. . In this case, the lead wire may be used without being joined, or the lead wire may be joined and used. In this case, predetermined conductive patterns a to h (dotted line portions in FIG. 6A) are formed by screen printing on one ceramic green sheet that becomes the base portion 21b, and one ceramic green that becomes one wall of the frame portion 21a. Conductor patterns a, c, e, and g are formed on the sheet, and conductor patterns b, d, f, and h are formed on one ceramic green sheet serving as the other wall of the frame portion 21a.

また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成する。さらに、フレーム部２１ａの一方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンａ１，ｃ１，ｅ１，ｇ１を形成し、フレーム部２１ａの他方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンｂ１，ｄ１，ｆ１，ｈ１を形成するようにすればよい。 In addition, a through-hole conductor that conducts to the conductor patterns a to h, internal electrode patterns a 2 to h 2, and a thermoelectric module joining metallized portion i are formed on the other ceramic green sheet that becomes the base portion 21 b. Further, external electrode patterns a1, c1, e1, and g1 are formed on the other ceramic green sheet that becomes one wall of the frame portion 21a, and external electrode patterns b1 and d1 are formed on the other ceramic green sheet that becomes the other wall of the frame portion 21a. , F1, h1 may be formed.

さらに、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ベース部２１ｂの内部中央部に凹部２１ｇを形成し、この凹部２１ｇ内に熱電モジュール１５を配設するとともに、ベース部２１ｂの内表面（図７（ａ）（ｂ）に示された凹部２１ｇの外部に形成された段部上）に内部電極パターンｃ２〜ｈ２を配設するようにしてもよい。これにより、内部電極パターンｃ２〜ｈ２と熱電モジュール１５の上部との高さ差が小さくなるため、熱電モジュール１５の上部に配設された半導体素子ＸとのワイヤーボンディングＹが容易になる。 Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a concave portion 21g is formed in the inner central portion of the base portion 21b, the thermoelectric module 15 is disposed in the concave portion 21g, and the inner surface of the base portion 21b ( The internal electrode patterns c2 to h2 may be disposed on the stepped portion formed outside the concave portion 21g shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). As a result, the height difference between the internal electrode patterns c2 to h2 and the upper portion of the thermoelectric module 15 is reduced, so that the wire bonding Y with the semiconductor element X disposed on the upper portion of the thermoelectric module 15 is facilitated.

３．熱電モジュールの作製工程
ついで、熱電モジュールの作製方法のいくつかの具体例について、図８〜図１１に基づいて以下に説明する。図８および図９は熱電モジュールを作製する実施例１の工程を模式的に示す図である。図１０は熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。図１１は熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。 3. Next, some specific examples of a method for manufacturing a thermoelectric module will be described with reference to FIGS. 8 and 9 are diagrams schematically showing the steps of Example 1 for producing a thermoelectric module. FIG. 10 is a diagram schematically showing a series of steps of Example 2 for producing a thermoelectric module. FIG. 11 is a diagram schematically showing a series of steps of Example 3 for producing a thermoelectric module.

（１）実施例１
まず、図８（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板３１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ３１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３１ｂを施した。ついで、図８（ｂ）に示すように、Ａｕメッキ３１ｂ側が接着面になるようにして、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂フィルム３２を接着した。 (1) Example 1
First, as shown in FIG. 8A, a Ni plating 31a having a thickness of 4 μm was applied to one surface of a Cu thin plate 31 having a thickness of 100 μm, followed by an Au plating 31b having a thickness of 0.05 μm. Next, as shown in FIG. 8B, a resin film 32 made of a heat-resistant resin (for example, polyimide resin) was bonded so that the Au plating 31b side became the bonding surface.

ついで、Ｃｕ薄板３１の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン３３ａを形成した。この後、エッチングして、図８（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板３１およびメッキ層３１ａ，３１ｂの不要部を除去した後、レジストを除去した。これにより、図８（ｅ）に示すようなＣｕ薄片３１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片の配列パターンの表面に、図８（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）メッキ層３３を形成して、第１基板３４を作製した。 Next, after applying a resist agent on the Cu thin plate 31, exposure and development were performed to form a resist pattern 33a as shown in FIG. 8C. Thereafter, etching was performed to remove unnecessary portions of the Cu thin plate 31 and the plating layers 31a and 31b as shown in FIG. 8D, and then the resist was removed. As a result, an array pattern of Cu thin pieces 31 as shown in FIG. 8E (this array pattern becomes an electrode pattern for joining Peltier elements) is formed. Next, Ni (4 μm thickness) and Au (0.05 μm thickness) plating layer 33 is formed on the surface of the obtained Cu flake array pattern by electroless plating as shown in FIG. A first substrate 34 was produced.

一方、表面にＣｕ薄片３６の配列パターンが形成されたセラミック基板３５を用意し、このＣｕ薄片３６の上に、図９（ａ）に示すように、厚みが４μｍのＮｉメッキ３６ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３６ｂを施して、第２基板３７を作製した。なお、セラミック基板３５は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成されている。ついで、図９（ｂ）に示すように、得られた第２基板３７のＡｕメッキ３６ｂの上に半田３９を介在させて、両端面にＮｉメッキが施されたペルチェ素子３８を配置した。 On the other hand, after preparing a ceramic substrate 35 having an array pattern of Cu flakes 36 formed on the surface and applying Ni plating 36a having a thickness of 4 μm on the Cu flakes 36 as shown in FIG. A second substrate 37 was produced by applying Au plating 36b having a thickness of 0.05 μm. The ceramic substrate 35 is made of a ceramic material such as alumina (Al ₂ O ₃ ), alumina nitride (AlN), or silicon carbide (SiC). Next, as shown in FIG. 9B, a Peltier element 38 having Ni plating applied to both end faces was disposed on the Au plating 36b of the obtained second substrate 37 with solder 39 interposed therebetween.

また、上述のように作製した第１基板３４のメッキ層３３側を、半田３９を介在させてペルチェ素子３８の上に配置して積層体とした。ついで、得られた積層体を、ホットプレートあるいはリフロー炉に配置して、半田３９を溶解させて、複数のペルチェ素子３８がＣｕ薄片３１の配列パターンとＣｕ薄片３６の配列パターンとで接合されることとなる。この後、図９（ｃ）に示すように樹脂フィルム３２を剥離することにより、複数のペルチェ素子３８がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された熱電モジュールが得られる。 Further, the first substrate 34 manufactured as described above was disposed on the Peltier element 38 with the solder 39 interposed therebetween to form a laminate. Next, the obtained laminate is placed in a hot plate or a reflow furnace, the solder 39 is melted, and a plurality of Peltier elements 38 are joined by the arrangement pattern of the Cu thin pieces 31 and the arrangement pattern of the Cu thin pieces 36. It will be. Thereafter, as shown in FIG. 9C, the resin film 32 is peeled off to obtain a thermoelectric module in which a plurality of Peltier elements 38 are alternately connected in series in the order of P, N, P, N.

（２）実施例２
まず、図１０（ａ）に示すように、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂シート４１の片面にＮｉ層（４μｍ厚）４２を形成した。この場合、Ｎｉ層（４μｍ厚）４２を形成する前にＡｕ層（０．０５μｍ厚）を樹脂シート４１上に形成してもよい。ついで、このＮｉ層４２の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン４３を形成した。この後、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン４３中にＣｕメッキを施して、Ｃｕ層４４を形成した。ついで、図１０（ｄ）に示すように、レジスト４３を除去した後、エッチングにより不要なＮｉ層も除去した。 (2) Example 2
First, as shown to Fig.10 (a), Ni layer (4 micrometers thickness) 42 was formed in the single side | surface of the resin sheet 41 which consists of heat resistant resin (for example, polyimide resin). In this case, an Au layer (0.05 μm thickness) may be formed on the resin sheet 41 before the Ni layer (4 μm thickness) 42 is formed. Next, after applying a resist agent on the Ni layer 42, exposure and development were performed to form a resist pattern 43 as shown in FIG. 10B. Thereafter, as shown in FIG. 10C, Cu plating was applied to the resist pattern 43 to form a Cu layer 44. Next, as shown in FIG. 10D, after removing the resist 43, an unnecessary Ni layer was also removed by etching.

これにより、図１０（ｅ）に示すように、樹脂シート４１上にＣｕ薄片４４の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片４４の配列パターンの表面に、図１０（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）のメッキ層４５を形成して、第１基板４６を作製した。そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板４６のＣｕ薄片４４の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄片の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、樹脂シート４１を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例２の熱電モジュールを得た。 As a result, as shown in FIG. 10E, an array pattern of Cu thin pieces 44 (this array pattern becomes an electrode pattern for joining Peltier elements) is formed on the resin sheet 41. Next, a plated layer 45 of Ni (4 μm thick) and Au (0.05 μm thick) is formed on the surface of the obtained Cu thin piece 44 array pattern by electroless plating as shown in FIG. Thus, the first substrate 46 was produced. Then, after producing the second substrate in the same manner as in Example 1 described above, a plurality of Peltier elements are soldered between the arrangement pattern of the Cu thin pieces 44 of the first substrate 46 and the arrangement pattern of the Cu thin pieces of the second substrate. Then, the resin sheet 41 was peeled off to obtain a thermoelectric module of Example 2 in which a plurality of Peltier elements were alternately connected in series in the order of P, N, P, and N.

（３）実施例３
まず、図１１（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板５１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ５１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ５１ｂを施した。ついで、図１１（ｂ）に示すように、Ｃｕ薄板５１側に第１ドライフィルム５２を配置し、Ａｕメッキ５１ｂ側に第２ドライフィルム５３を配置した。この後、真空ラミネータ装置を用いて、これらを圧着して積層体とした。ついで、第１ドライフィルム５２を露光し、現像した後、エッチングして、図１１（ｃ）に示すように、レジストパターン５２を形成した。 (3) Example 3
First, as shown in FIG. 11A, a Ni plating 51a having a thickness of 4 μm was applied to one surface of a Cu thin plate 51 having a thickness of 100 μm, followed by an Au plating 51b having a thickness of 0.05 μm. Next, as shown in FIG. 11B, the first dry film 52 was disposed on the Cu thin plate 51 side, and the second dry film 53 was disposed on the Au plating 51b side. Then, these were crimped | bonded using the vacuum laminator apparatus, and it was set as the laminated body. Next, the first dry film 52 was exposed, developed, and then etched to form a resist pattern 52 as shown in FIG.

ついで、得られたレジストパターン５２をマスクとしてエッチングし、図１１（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板５１の不要部を除去した後、レジストパターン５２を除去した。これにより、Ｃｕ薄板５１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄板の配列パターンの表面に、実施例１と同様に無電解メッキ法によりＮｉメッキ（４μｍ厚）とＡｕメッキ（０．０５μｍ厚）を形成して、第１基板を作製した。 Next, etching was performed using the obtained resist pattern 52 as a mask, and unnecessary portions of the Cu thin plate 51 were removed as shown in FIG. 11D, and then the resist pattern 52 was removed. As a result, an array pattern of the Cu thin plates 51 (this array pattern becomes an electrode pattern for joining the Peltier elements) is formed. Next, Ni plating (4 μm thickness) and Au plating (0.05 μm thickness) are formed on the surface of the obtained Cu thin plate array pattern by the electroless plating method in the same manner as in Example 1 to produce the first substrate. did.

そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板のＣｕ薄板５１の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄板の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、第２ドライフィルム５３を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例３の熱電モジュールを得た。 And after producing a 2nd board | substrate similarly to Example 1 mentioned above, a several Peltier device is soldered between the arrangement pattern of Cu thin board 51 of a 1st board | substrate, and the arrangement pattern of Cu thin board of a 2nd board | substrate. After joining, the 2nd dry film 53 was peeled, and the thermoelectric module of Example 3 with which the several Peltier device was alternately connected in series in order of P, N, P, N was obtained.

なお、上述した実施の形態においては、本発明を光通信装置などに使用される半導体レーザと、この半導体レーザを温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージについて説明したが、本発明は半導体レーザに限らず、高出力が要求される半導体素子を用い、この半導体素子を熱電モジュールで温度制御する場合のパッケージに適用するのが有効である。 In the above-described embodiment, the present invention has been described with reference to a semiconductor laser used in an optical communication device or the like and a thermoelectric device package that houses a thermoelectric module that controls the temperature of the semiconductor laser. It is effective to use not only a laser but also a semiconductor element that requires a high output, and the semiconductor element is temperature-controlled by a thermoelectric module.

本発明の実施の形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the components which comprise the package of embodiment of this invention. 図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the package of the state which assembled the component of FIG. 図１のべース部に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部の内部に形成された導体パターンを示している。FIG. 3 is a top view showing an electrode pattern or a conductor pattern formed on the base portion of FIG. 1, FIG. 3 (a) shows an electrode pattern formed on the surface of the base portion, and FIG. The conductor pattern formed inside the base part is shown. 変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるは導体パターンを示す図であり、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は下面図である。FIG. 4A is a top view, and FIG. 4B is a bottom view. FIG. 4A is a view showing an electrode pattern or a conductor pattern formed on a package body according to a modification. 下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。It is a top view which shows the package main body of another modification in the case of joining the thermoelectric module with which the lower board | substrate was provided. 他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は下面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。It is a figure which shows the package main body of another modification, Fig.6 (a) is a top view, FIG.6 (b) is a bottom view, FIG.6 (c) is CC of FIG.6 (a). It is sectional drawing which shows a cross section. パッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図７（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。FIG. 7A is a diagram schematically showing an improved example of wire bonding an internal electrode formed on the package body and a semiconductor element disposed on the thermoelectric module, and FIG. 7A is a state in which a thermoelectric module without a lower substrate is joined. FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state where the thermoelectric module provided with the lower substrate is joined. 熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の前半部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the first half part of a series of processes of Example 1 which produces a thermoelectric module. 熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の後半部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the latter half part of a series of processes of Example 1 which produces a thermoelectric module. 熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a series of processes of Example 2 which produces a thermoelectric module. 熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a series of processes of Example 3 which produces a thermoelectric module. 従来例のパッケージに用いられる構成部品を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the component used for the package of a prior art example. 図１２の構成部品を用いてパッケージを組み立てる状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which assembles a package using the component of FIG.

Explanation of symbols

２０…パッケージ、２１…パッケージ本体、２１ａ…フレーム部、２１ｂ…ベース部、２１ｃ…円形開口、２１ｄ…取付部、２１ｅ…端子部、２１ｆ…取付孔、２２…キャップ部材、２３…リード、２３ａ…串歯部、２３ｂ…連結部、３１…Ｃｕ薄板、３１ａ…Ｎｉメッキ、３１ｂ…Ａｕメッキ、３２…樹脂フィルム、３３…メッキ層、３４…第１基板、３５…セラミック基板、３６…Ｃｕ薄片、３６ａ…Ｎｉメッキ、３６ｂ…Ａｕメッキ、３７…第２基板、３８…ペルチェ素子、３９…クリーム半田、４１…樹脂シート、４２…Ｎｉ層、４３…レジストパターン、４４…Ｃｕ層、４５…メッキ層、４６…第１基板、５１…Ｃｕ薄板、５１ａ…Ｎｉメッキ、５１ｂ…Ａｕメッキ、５２…ドライフィルム、５３…ドライフィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Package, 21 ... Package main body, 21a ... Frame part, 21b ... Base part, 21c ... Circular opening, 21d ... Mounting part, 21e ... Terminal part, 21f ... Mounting hole, 22 ... Cap member, 23 ... Lead, 23a ... Sawtooth portion, 23b ... connecting portion, 31 ... Cu thin plate, 31a ... Ni plating, 31b ... Au plating, 32 ... resin film, 33 ... plating layer, 34 ... first substrate, 35 ... ceramic substrate, 36 ... Cu thin piece, 36a ... Ni plating, 36b ... Au plating, 37 ... second substrate, 38 ... Peltier element, 39 ... cream solder, 41 ... resin sheet, 42 ... Ni layer, 43 ... resist pattern, 44 ... Cu layer, 45 ... plating layer 46 ... 1st board | substrate, 51 ... Cu thin plate, 51a ... Ni plating, 51b ... Au plating, 52 ... Dry film, 53 ... Dry film

Claims

A package for a thermoelectric device that houses a semiconductor element and a thermoelectric module that controls the temperature of the semiconductor element,
A package body in which a frame portion having a box-shaped side wall and a base portion serving as a bottom plate of the frame portion are integrally formed;
A recess for arranging the thermoelectric module is formed at the center of the base part,
A plurality of internal electrodes for electrical connection to the semiconductor element and the thermoelectric module are formed on a step formed outside the recess,
A plurality of external electrodes for electrical connection to an external circuit is formed on the frame part or the base part,
A package for a thermoelectric device, wherein the package body is formed of a multilayer substrate, and wiring for connecting the internal electrode and the external electrode is embedded in the multilayer substrate.

The thermoelectric device package according to claim 1, wherein the recess is formed so that a difference in height between the internal electrode and an upper portion of the thermoelectric module is reduced.

The thermoelectric device package according to claim 1, wherein the base portion also serves as a lower substrate of the thermoelectric module.

The thermoelectric device package according to any one of claims 1 to 3, wherein a metallized portion for joining the thermoelectric module is formed on a concave portion for disposing the thermoelectric module.

The thermoelectric device package according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of external electrodes for electrical connection to an external circuit are formed outside the frame portion.

The thermoelectric device package according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of external electrodes for electrical connection to an external circuit are formed on the back surface of the base portion.

The thermoelectric device package according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of external electrodes for electrical connection to an external circuit are formed on an outer surface of the frame portion.

The package for a thermoelectric device according to any one of claims 1 to 7, wherein a lead for connecting to the external circuit is connected to the external electrode.